News: Die Abwehr durchbrechen
Antibiotika sind keine Allheilmittel, denn viele Bakterien erweisen sich als erstaunlich widerstandsfähig dagegen. Ihr Erfolgsrezept: Sie bilden große Aggregate, und halten sich so die Angreifer vom Leibe - aber auch dieser Schutzwall kann durchbrochen werden.
Trüber, nasskalter November – die Zeit für Husten, Schnupfen, Hals- und Mittelohrentzündungen. Bakterien haben Hochsaison – und ebenso die Antibiotika, um ihnen den Kampf anzusagen. Doch so erfolgreich sind die hochgelobten Bakterienkiller nicht immer. Viele Krankheitserreger lassen sich einiges einfallen, um ihre Haut zu retten. Unter dem Motto: "Gemeinsam sind wir stark" häufen sie sich zu schleimigen Aggregaten zusammen; und in Form dieser Biofilme sind sie gut geschützt vor den Angriffen aus der Pharma-Branche: Bis zu 1000-mal resistenter zeigen sie sich im Vergleich zu ihren frei umhertreibenden Artgenossen.
Biofilme haben vermutlich in 65 Prozent aller bakteriellen Infektionen ihre Finger mit im Spiel. Sie lagern sich ab auf der Oberfläche industrieller Apparaturen, medizinischer Implantate, innerer Organe – und nicht zuletzt auch auf den Zähnen, dort besser bekannt unter dem Namen Plaque.
Worin liegt nun das Geheimnis der widerständigen Biofilme? Bisher wurden ausschließlich deren strukturelle Eigenschaften dafür verantwortlich gemacht. Man ging davon aus, dass der Biofilm eine Diffusionsbarriere darstellt, der die antibiotischen Wirkstoffe quasi ausbremst.
Doch Forscher von der Dartmouth Medical School gaben sich mit dieser Theorie nicht zufrieden. Sie nahmen an, dass noch mehr dahinter stecken müsse und stellten deshalb eine neue Hypothese auf. Nach ihrer Ansicht ist die Resistenz Bestandteil eines Prozesses, der durch bestimmte Gene gesteuert wird – und eben diese Gene galt es zum Beweis herauszufinden.
George O´Toole und seine Mitarbeiter durchforsteten zu diesem Zweck Kulturen des Pathogens Pseudomonas aeruginosa nach Mutanten, die empfindlicher auf verschiedene Antibiotika reagierten, indem sie die Kulturen mit verschiedenen antimikrobiellen Wirkstoffen konfrontierten. "Die Idee bei diesem Ansatz ist, dass die Bakterien selbst verraten, welche Gene für die Resistenzen verantwortlich sind", erläutert O´Tooles Mitarbeiterin Thien-Fah Mah. Mit Hilfe dieser Methode identifizierten die Wissenschaftler eine Mutante, die zwar immer noch Biofilme ausbildete, dabei aber stark auf das Antibiotikum Tobramycin ansprach. Bei anschließenden Untersuchungen stießen die Forscher auf ein mutiertes Gen, das für die Produktion bestimmter Glucane benötigt wird. Und diese Glucose-Polymere, so vermuten die Wissenschaftler, fangen Antibiotika bereits innerhalb des Biofilms ab, bevor diese überhaupt in die Zellen eindringen können, und machen sie folglich unschädlich.
Die Forscher halten deshalb eine kombinierte Therapie für möglich: Wenn eine Komponente die Glucane außer Gefecht setzt, kann ein herkömmliches Antibiotikum als zweite Komponente den ungeschützten Krankheitserregern zu Leibe rücken. Bislang ist die therapeutische Anwendung allerdings noch Zukunftsmusik. "Wir beginnen, einige der Mechanismen ausfindig zu machen, die für die Resistenzen der Biofilme verantwortlich sind", betont O´Toole. "Und das ist der erste Schritt auf dem langen Weg, an dessen Ende eine medizinische Behandlung steht."
Biofilme haben vermutlich in 65 Prozent aller bakteriellen Infektionen ihre Finger mit im Spiel. Sie lagern sich ab auf der Oberfläche industrieller Apparaturen, medizinischer Implantate, innerer Organe – und nicht zuletzt auch auf den Zähnen, dort besser bekannt unter dem Namen Plaque.
Worin liegt nun das Geheimnis der widerständigen Biofilme? Bisher wurden ausschließlich deren strukturelle Eigenschaften dafür verantwortlich gemacht. Man ging davon aus, dass der Biofilm eine Diffusionsbarriere darstellt, der die antibiotischen Wirkstoffe quasi ausbremst.
Doch Forscher von der Dartmouth Medical School gaben sich mit dieser Theorie nicht zufrieden. Sie nahmen an, dass noch mehr dahinter stecken müsse und stellten deshalb eine neue Hypothese auf. Nach ihrer Ansicht ist die Resistenz Bestandteil eines Prozesses, der durch bestimmte Gene gesteuert wird – und eben diese Gene galt es zum Beweis herauszufinden.
George O´Toole und seine Mitarbeiter durchforsteten zu diesem Zweck Kulturen des Pathogens Pseudomonas aeruginosa nach Mutanten, die empfindlicher auf verschiedene Antibiotika reagierten, indem sie die Kulturen mit verschiedenen antimikrobiellen Wirkstoffen konfrontierten. "Die Idee bei diesem Ansatz ist, dass die Bakterien selbst verraten, welche Gene für die Resistenzen verantwortlich sind", erläutert O´Tooles Mitarbeiterin Thien-Fah Mah. Mit Hilfe dieser Methode identifizierten die Wissenschaftler eine Mutante, die zwar immer noch Biofilme ausbildete, dabei aber stark auf das Antibiotikum Tobramycin ansprach. Bei anschließenden Untersuchungen stießen die Forscher auf ein mutiertes Gen, das für die Produktion bestimmter Glucane benötigt wird. Und diese Glucose-Polymere, so vermuten die Wissenschaftler, fangen Antibiotika bereits innerhalb des Biofilms ab, bevor diese überhaupt in die Zellen eindringen können, und machen sie folglich unschädlich.
Die Forscher halten deshalb eine kombinierte Therapie für möglich: Wenn eine Komponente die Glucane außer Gefecht setzt, kann ein herkömmliches Antibiotikum als zweite Komponente den ungeschützten Krankheitserregern zu Leibe rücken. Bislang ist die therapeutische Anwendung allerdings noch Zukunftsmusik. "Wir beginnen, einige der Mechanismen ausfindig zu machen, die für die Resistenzen der Biofilme verantwortlich sind", betont O´Toole. "Und das ist der erste Schritt auf dem langen Weg, an dessen Ende eine medizinische Behandlung steht."
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